生物基材料和降解塑料市场现状

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促进环境保护,减少白色污染 减少二氧化碳排放,防治温室效应
2008年中国塑料表观消费4千万吨,每年产生废弃塑料约800 万吨,没有得到妥善管理的塑料废弃物造成了环境污染。
降解塑料实现绿色消化
2. 生物基塑料的定义、目的和意义 生物基塑料的定义
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以生物质材料如淀粉、植物纤维、海产品贝壳等为原料制得的 塑料 或是添加了较多含量生物质材料的一类塑料。
汕头罗宾生化公司产品
历届奥运会和其它重大活动使用情况
都灵冬奥会上使用的餐具
历届奥运会和其它重大活动使用情况
悉尼奥运会上使用的生物分解塑料餐具及垃圾袋
日本世博会
日本世博会上使用的生物分解塑料多次使用的餐具
北京奥运会
•奥运村应用189吨垃圾袋、沃尔玛购物袋等应用
国内外交流


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二氧化碳共聚物
二氧化碳可以与多种环氧化合物开环 加成聚合生成脂肪族聚碳酸酯(APC), 其反应通式如式(1)。
内蒙古蒙西集团公司与长化所合作,利用水泥生产过程中产生的二氧化 碳,已建成年产千吨二氧化碳/环氧化合物共聚物的装置 中国海洋石油总公司和中科院长化所合作,在海南东方化工城兴建二 氧化碳共聚物可降解塑料项目,并正式启动项目建设工作,该项目设 计能力为3 kt/a 中科院广州化学所研究所的技术已在江苏泰兴开始投产,目前规模1万 吨/年,生产相对分子质量较低的二氧化碳,产品用于发泡材料、家用 电器包装等。 河南天冠集团与中山大学合作,以酒精发酵过程中产生的CO2为原料, 2005年建成一条年产50 t的中试生产线,目前正建设5 kt/a的生产线。
degradable plastics
biodegradable materials
石油的价格 塑料的价格
图为我国聚乙烯、聚丙烯、原油历年价格对比图。(图片来源:大连商品交易所) 2005年,随着全球经济的复苏,拉动对原油的需求,油价开始一路飙升,LLDPE的需求也随着经济的快 速发展而拉动,加上上游成本的高价支撑,致使LLDPE的价格持续攀升,到2008年第二季度末价格高达 14000元/吨。
聚己内酯
PCL是由七元环的ε-己内酯在辛酸烯锡等催化剂的作用下开环聚 合而成的(见下图)。PCL熔点较低,只有60℃,所以很少单独使 用。但是跟很多树脂的混熔性都很高,可作为改性剂和其他生分解 性聚脂的混熔物使用。
中试的单位有武汉天生成公司、汕头东方中玉公司等。
二醇、二元酸类聚酯
二醇、二元酸缩合得到脂肪族聚酯,丁二醇和琥珀酸缩合成PBS,丁 二醇和己二酸缩合成PBA等 。以PBS(熔点为114℃)为基础材料制 造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。
资料来源:欧洲生物塑料协会
•意大利
可堆肥塑料袋 超市中食品包装袋 一次性医药包装 地膜 市场行情看涨
资料来源:欧洲生物塑料协会
•荷兰
政府支持 认证和标识 90%家庭生活垃圾要求可堆肥
资料来源:欧洲生物塑料协会
•德国
可生物处理垃圾袋和地膜 已经启动的包装: - 超市中运输袋 - 卫生制品 - 水果包装 - 商品零售带 - 有机产品 德国包装法
5 塑料的主要用途和加工方法,必要特性
用途 分类 薄膜 生活资材、泛用包装材料 、流通包装材料、卫生材 料 食品包装材料,液体包装 材料 农业资材 纤维 建材 电器产品 汽车部件 衣物,无纺布 窗框,护墙板,地板,结 构材料 家电,办公机器的外壳, 部件 汽车外装部件,内装部件 ,防震部件,耐热部件, 引擎部件,油箱 宇宙航空材料,分离膜, 光学用材料,生物体、医 疗材料 挤出压铸,吹塑,双向 拉伸,挤出发泡 挤出压铸(共压),层 压,双向拉伸 压延成型,吹塑 熔融纺丝,凝胶纺丝 异型挤出,挤出片材成 型 注射成型 注射成型,吹塑成型, 异型挤出 挤出成型,注射成型, 其他特殊的成型方法 强度,印刷适性,轻量 性 空气隔断性,透明性, 热封性,切割性 耐冲击性,透明性,保 温性,阻隔性 轻量性,染色性 强度,耐候性,表面平 滑性 耐冲击性,涂装适性, 尺寸安定性 轻量性,耐候性,涂装 适性,尺寸安定性,强 度,耐冲击性 加工方法 必要特性
浙江杭州鑫富药业公司与中徽安庆和兴公司合作, 完成了万吨规模生产线的建设。
引入芳香基的聚酯
在二醇二元酸类聚酯中引入芳香族聚酯对苯二甲酸酯,若对苯二 甲酸酯在40%以下,则仍具有生分解性。PBA中导入对苯二甲酸 酯后得到的PBAT,被BASF公司、Eastman Chemical公司等,分 别以“Ecaflex”,“Easter Bio”等商标上市 。
甲壳质、壳聚糖
甲壳质的来源有蟹和虾等甲壳类、独脚仙等昆虫类、蛤子等贝壳类、乌贼的骨头 等。年产约1000亿吨,仅次于纤维素。
微生物产生聚酯
宁波天安生物材料有限公司,已经达到2 kt/a的生产能力,目前正准备筹 建年产万吨的生产线 天津国韵生物科技有限公司和DSM公司合资在天津正在建设 年产1万吨规模的PHA(主要3-PHB/4-PHB的共混物) 深圳意可曼,山东邹城,5000t/a
生物分解塑料的大概价格
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PHBV,1000t—50000RMB/t, 2000t----40000RMB/t, 10000t----30000RMB/t, 100000t-----? PLA, 1500USD-4500USD PBS,PBSA, Thermo-plastic Starch PBAT,14000t----50000RMB/t PCL Blending materials, 15000-40000RMB/t
资料来源:欧洲生物塑料协会
国内相关政策

国家发改委专项
产业发展规划 生物基专项 资源综合利用
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科技部,863、十一五等 国家标准委
标准 成立全国生物基材料及降解制品标准化技术委员会
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可再生能源法 固废处理法
国务院办公厅文件,禁止超薄塑料袋 人大通过了循环经济法
包装回收利用、焚烧、生物分解
聚乳酸
(1)natureworks,140000 t/a (2)海正5000t /a (3)丰田1000 t/a 中试:上海同杰良、江苏九 鼎、云南富集 小试:中粮集团、昊天等 (1)德国的因维塔弗希尔(InventaFischer); (2)瑞士苏尔寿(Sulzer); (3)帝人(Teljin)
降解塑料评价体系建立

生物分解塑料
需氧生物分解 – 堆肥条件下
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实验室规模 中试规模 土壤条件下 水体系条件下
厌氧生物分解 – 水体系条件下 – 高固态环境
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光降解塑料 热氧降解塑料 可堆肥塑料
降解2步过程:
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降解和碎块: 热、水分、氧气、光和/或酶致使聚合物链断裂并变成碎块 生物分解:在短期内, 碎片逐渐被微生物作为食物和能源消耗变成二氧化 碳和水
纤维素
纤维素主要由植物产生,是地球上大量存在最多的有机资源,所以它的有效利用对 人类来说是个重要的课题。但是纤维素在水和普通溶剂中无法直接溶解,也没有热 可塑性,成型加工十分困难。所以开发了许多纤维素上的羟基被化学取代后的衍生 物(见下表)。 纤维素衍生物及其重要用途 衍生物 键类型 酯 硝酸纤维素 醋酸纤维素 醚 甲基纤维素 乙基纤维素 羟甲基纤维素 羟乙基纤维素 -NO3 -COCH3 -OCH3 -OCH2CH3 -OCH2CH2OH -OCH2COONa 薄膜、磁带粘接剂、喷 漆等 纤维、薄膜、墨水稳定 剂、过滤嘴等 造纸用上浆剂 造纸用涂剂、喷漆 无纺布粘结剂等 纺丝用粘合剂、造纸用 上浆剂、乳化稳定剂等 取代基 用途
1.
降解塑料的定义目的和意义

降解塑料的定义 降解塑料:是在规定环境条件下,经过一段时间和包 含一个或更多步骤,导致材料化学结构的显著变化而 损失某些性能(如完整性、分子质量、结构或机械强 度)和/或发生破碎的塑料。 种类
光降解塑料:在光条件下降解,一般不能完全降解 热氧降解塑料:在热和氧条件下降解,一般不能完全降解 生物分解塑料:在自然界如土壤和/或沙土等条件下,和/或 特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中 ,由自然界存在的微生物作用引起降解,并最终完全降解变 成二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)、水(H2O)及其 所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。
二氧化碳/环氧丙烷 PPC 共聚物 二氧化碳/环氧乙烷 PEC 共聚物 聚乙烯醇 聚己内酯 聚对二氧环己酮 PVA PCL PPDO
(丁二酸/己二酸/丁 PBSA 二醇酯)共聚物
趋势:到底会是那一种?
淀粉
淀粉可以从玉米、米、马铃薯等各种谷物中提取,年产约4~5亿吨,是既丰富又低 廉的原料。淀粉由于分支结构较多,缺乏结晶性,单独并没有塑料的特性,但是和其他 塑料混合后可成形加工成薄膜等。

降解塑料的目的和意义
塑料废弃后怎么处理?
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分类回收 回收再利用:合理办法,对 不易清洁一次性用品难以回 收 填埋:没表观污染,但污水 、沼气以及占地等 焚烧:部分解决污染,但会 产生气体污染、资源浪费 堆肥:需要垃圾分类回收 随意丢弃:产生问题,如白 色污染等
降解塑料的目的和意义
生物基和降解塑料市场现状及趋势
翁云宣 中国塑协降解塑料专业委员会,秘书长 全国生物基材料及降解制品标准化技术委员会,秘书长 国家塑料制品质量监督检验中心,副主任 轻工业塑料加工应用研究所 北京工商大学材料科学与工程系 Tel.: 0086-10-68985380 e-mail: niulijie@ Web: 2009年9月18日
石化基塑料
生物分解塑料
2000
2009
2020
国内外相关政策
•法国
农地膜 、食品包装、 服务行业袋子 2005年出台政策:所 有可拎一次性塑料袋在 2010后必须生物分解 国家基金country fund 5000欧元
资料来源:欧洲生物塑料协会
•英国
高端消费者 低的回收成本 可堆肥包装要求 可堆肥认证
目的和意义
14C/12C
14C/12C
12C
12C
50年?
环境保护、节约资源、能源开发 Environment protection, saving resource, energy sources
3. 生物分解塑料和生物基塑料原料种类
聚合物名称 聚乳酸 聚羟基丁酸/戊酸酯 聚-3-羟基丁酸酯 淀粉 纤维素 醋酸纤维素 聚丁二酸丁二醇酯 英文缩写 PLA PHBV PHB St Cellulose CA PBS 聚合物名称 聚乙交酯 英文缩写 PGA
其他
6. 降解塑料和生物塑料的制品和应用
四川柯因达公司,对聚乳酸改性后,其熔体质量流率2~3 g/10min,熔融温度 范围140~145℃,拉伸强度≥20MPa,断裂伸长率≥130%,直角撕裂强度 ≥110 N/mm,生产的产品有PLA收缩薄膜、日用塑料袋、垃圾袋等。
四川柯因达公司产品
广东汕头罗宾生化公司,对聚乳酸进行改性后,可以生产耐热的咖啡杯盖 、吸管等餐具。
北京化工研究院正从事改性脂肪族芳香族共聚酯 这方面研究,其主要用对苯二甲酸、丁二酸及丁 二醇共聚,并正准备中试生产。
聚乙烯醇
PVA常被用作合成纤维尼龙的原料,是主链为C-C键的高分子中 唯一具有生分解性的。PVA由聚醋酸尼龙在碱或酸中加水分解而 成。 PVA是水溶性高分子,可广泛应用于粘合剂、乳化稳定剂等。
4. 国内外发展现状和趋势


国外发展趋势 2007年,30万吨 2008年,30万吨 2010年,80万吨 国内发展趋势 2007年,3万吨 2008年,4万吨 2010年,10万吨
kt 120
100 80 60 40 20 0 1980 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009
举办了三届生物基与生物分解材料技术和应用国 际研讨会: 2004.10;2006.10;2008.10 举办了生物基聚合物加工与评价体系国际研讨会 2005.9 绿色材料,绿色奥运国际研讨会 参与国家发改委限塑令制定 国家发改委降解塑料战略报告咨询 测试标准国际化 生物分解塑料测试与认证国际化互认工作
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